Pengenalan Modul XBee

A.     TUJUAN

Setelah dilaksanakan praktikum digharapkan:

1.     Mahasiswa mengenal modul wireless RF XBee sebagai salah satu contoh perangkat komunikasi pada jaringan sensor nirkabel.

2.     Mahasiswa dapat mengetahui parameter komunikasi modul XBee dan melakukan konfigurasi modul Xbee sesuai kebutuhan aplikasi.

B.     DASAR TEORI

Pada saat ini aplikasi berbasis jaringan sensor cukup banyak dialikasikan dalam berbagai bidang untuk keperluan pemantauan parameter-parameter tertentu secara jarak jauh (telemetri) maupun dikembangkan lebih lanjut untuk pengendalian jarak jauh (telecommand). Cukup banyak contoh aplikasi jaringan sensor misalnya pada bidang bisnis untuk pemantauan kondisi fisik peti kemas, bidang pertanian untuk pemantauan suhu dan kelembaban lingkungan pertanian, dan pengendalian polusi.  Jaringan sensor merupakan sekelompok sistem otonom yang kecil (yang disebut sebagai node sensor) yang berkerja sama membentuk suatu jaringan untuk menyelesaikan suatu permasalahan. Suatu node pada jaringan sensor merupakan suatu unit yang terdiri dari sensor, prosesor, dan perangkat komunikasi (radio/cahaya/suara). Pada umumnya suatu node didesain memiliki ukuran yang realtif kecil, self powered, berdaya rendah, ad-hoc, autonomous, dan self organized. Suatu node jaringan sensor dapat mengumpulkan dan mengolah data hingga siap diakses sewaktu-waktu.

Gambar 1. Diagram blok node jaringan sensor

      Salah satu bagian dari node jaringan sensor adalah bagian komunikasi yang berfungsi untuk menangani proses transmisi data dalam jaringan. Pada praktikum ini akan dikenalkan modul XBee, salah satu contoh modul komunikasi wireless menggunakan media RF (radio Frequency) dari Digi.

XBee

XBee merupakan salah satu contoh modul wireless RF yang bekerja pada frekuensi 2.4GHz dengan standar 802.15.4. IEEE 802.15.4 merupakan standar yang menentukan lapisan fisik media akses kontrol untuk Personal Area Netwok (PAN) berkecepatan rendah. Konsentrasi utama pada standar 802.15.4 adalah transfer data kecepatan rendah namun memiliki konsumsi daya yang rendah untuk model jaringan yang sederhana. Standar 802.15.4 menggunakan tipe modulasi DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) untuk menanggulangi adanya pengaruh noise saat transmisi data.

1.     Jenis modul XBee

Digi menyediakan berbagai tipe modul XBee yang dapat dipilih sesuai dengan jenis aplikasi yang akan dikembangkan misalnya:

§  XBee S1 (Series 1), menggunakan standar 802.15.4 dengan topologi star.

§  XBee S2 (Series 2)/ S2B, menggunakan standar 802.15.4 yang dilengkapi dengan ZigBee stack untuk mengakomodasi topologi mesh.

§  Xbeee S6 (Series 6) , menggunakan standar 802.11 (WiFi).

Berdasarkan kemampuan daya output yang dihasilkan, modul XBee dapat dibedakan menjadi 2 jenis sebagai berikut:

§  XBee biasa (Non PRO series), memiliki daya output yang rendah sekitar 1mW (S1) sehingga jangkauan komunikasinya relatif lebih dekat.

§  XBee PRO series, memiliki daya output yang lebih tinggi sekitar 63mW (s1) sehingga jangkauan komunikasinya relatif lebih jauh.

Secara fisik, kedua jenis tipe ini (Non PRO dan PRO series) memiliki perbedaan pada dimensi fisiknya. XBee PRO series memiliki ukuran fisik yang lebih besar daripada Non-PRO series.

Modul XBee menyedikan beberapa tipe antena yang dapat dipilih seperti berikut ini:

2.     Spesifikasi modul XBee

Berikut ini beberapa spesifikasi dasar dari modul XBee. Informasi detil dari modul XBee yang digunakan terdapat pada datasheet masing-masing produk.

Frekuensi kerja	2.4GHz
Modulasi	DSSS
Jenis antena	RPSMA, UFL, Chip, Wire
Antarmuka	Serial UART
Catu daya	2.8-3.4VDC
Level antramuka	UART TTL 3V3
Kecepatan transmisi serial	1200-115200 bps
Topologi	Point to point, point to multipoint, Peer to Peer Mesh
Jumlah PAN ID	65535
Jumlah kanal	16
Opsi pengalamatan	PAN ID, kanal, Addressing

3.     Parameter jaringan

Parameter jaringan yang dapat digunakan untuk membentuk suatu jaringan menggunakan modul XBee sebagai berikut:

§  PAN ID                               (kode: ID)

PAN ID merupakan kode identifikasi untuk suatu jaringan personal. Semua perangkat komunikasi dalam 1 jaringan memiliki PAN ID yang sama. Range PAN ID adalah 0-FFFFH (terdapat 65536 pilihan PAN ID).

§  Kanal komunikasi (kode: CH)

Kanal komunikasi menentukan pilihan kanal yang digunakan pada operasional modul XBee. Pada modul XBee S1 terdapat 16 pilihan kanal yang bisa digunakan. Range kanal komunikasi adalah 0x0B-0x1A. Pada modul XBee S1, semua perangkat komunikasi dalam 1 jaringan beroperasi pada kanal yang sama.

§  Nomor serial                     (kode: SH dan SL)

Setiap modul XBee memiliki nomor serial yang berbeda-beda (bersifat unik). Nomor serial berupa 64-bit kode yang terbagi menjadi nomor serial atas (SH: Serial High) dan nomor serial bawah (SL: Serial Low).

§  Alamat asal/diri                (kode: MY)

Alatmat asal/diri merupakan alamat 16 bit yang dapat diatur sendiri oleh user. Alamat ini harus bersifat unik dalam sebuah jaringan.

§  Alamat tujuan                   (kode: DH dan DL)

Alamat tujuan merupakan 64 bit alamat tujuan pengiriman data suatu modul XBee. Alamat tujuan ini dibagi menajdi 2 yaitu alamat tujuan atas (DH: Destination High) dan alamat tujuan bawah (DL: Destination Low).

§  Node discovery                 (kode: ND)

Node discovery merupakan salah satu fitur yang disedikan oleh modul XBee untuk mendeteksi perangkat komunikasi sejenis yang aktif dalam satu jaringan.

4.     Pengaturan konfigurasi modul XBee

Sebelum dapat digunakan, modul XBee harus dikonfigurasi terlebih dahulu sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Proses pengaturan konfigurasi modul XBee dapat dilakukan melalui 2 cara yaitu:

§  Melalui tool terminal serial seperti: Hyperterminal, HTerm, Terminal, Teraterm

Proses pengaturan konfigurasi melalui tool terminal serial dilakukan menggunakan perintah AT –Command sesuai dengan informasi pada datasheet.

§  Melalui fasilitas Modem Configuration pada software X-CTU

X-CTU merupakan salah satu tool yang disedikan oleh Digi untuk mengakomodasi proses diagnosa modul XBee, update firmware, pembacaan konfigurasi, pengaturan konfigurasi, maupun pengujian modul XBee. Langkah paling sederhana untuk pengaturan konfigurasi modul adalah menggunakan fasilitas Modem Configuration pada software X-CTU.

Gambar 2. Fasilitas Modem Configuration pada software X-CTU

5.     Mode pengalamatan

Modul XBee S1 mendukung beberapa mode pengalamatn yang dapat dibagi menjadi bebberapa jenis sebagai berikut:

§  Mode Unicast

Mode unicast digunakan untuk pengiriman data ke modul XBee tertentu. Pada mode ini, komunikasi dilakukan secara point to point. Mode unicast ini dapat dilakukan melalui 2 cara:

a)     Menggunakan parameter MY dan DH/DL

Parameter	Modul A	Modul B
PAN ID	ID	ID
CH	CH	CH
MY	MY A	MY B
DL	MY B	MY A

b)     Menggunakan parameter SH/SL dan DH/DL

Parameter	Modul A	Modul B
PAN ID	ID	ID
CH	CH	CH
SH	SH A/SL A	SH B/SL B
DH	SH B	SH A
DL	SL B	SL A

§  Mode Broadcast

Mode broadcast digunakan untuk pengiriman data ke seluruh modul XBee yang aktif dalam jaringan. Pada mode ini, komunikasi dilakukan secara point to multipoint. Mode broadcast dilakukan dengan mengatur register DL ke nilai 0xFFFF dan DH=0x0000H. Seluruh modul XBee yang aktif dalam jaringan akan menerima data yang dikirimkan oleh suatu modul XBee yang melakukan broadcast.

Parameter	Modul A	Modul B
PAN ID	ID	ID
CH	CH	CH
DH	0	0
DL	0xFFFF	0xFFFF

C.     KEBUTUHAN ALAT & BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

§  Komputer yang dilengkapi dengan port USB dan telah terinstalasi software X-CTU à 2 buah.

§  XBee S1 (Series 1) à 2 buah.

§  UARTBee, modul konverter USB ke UART TTL 3V3 à 2 buah.

§  Kabel USB (tipe A ke micro USB) à 2 buah

D.    SETTING PERCOBAAN

§  Modul XBee terhubung ke modul konverter UARTBee

Gambar 3. Koneksi modul XBee dengan UARTBee

Gambar 4. Koneksi modul XBee dengan kabel USB

§  Modul XBee terhubung dengan komputer

Gambar 5. Koneksi modul XBee dengan komputer via UARTBee

E.     KESELAMATAN KERJA

§  Hati-hati saat melepas dan memasang modul XBee ke modul UARTBee.

§  Perhatikan posisi (orientasi) XBee saat terpasang ke modul UARTBee, pastikan tidak terbalik

§  Saat mencoba, pastikan modul berada pada kondisi yang aman.

§  Gunakan perlatan praktikum sesuai dengan fungsinya.

F.     PROSEDUR PRAKTIKUM

Sebelum dilaksanakan praktikum, siapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan untuk praktikum. Mohon bantuan ke PLP Laboratorium untuk membantu menyiapakan peralatan dan bahan yang akan digunakan. Praktikum akan dibagi menjadi 5 buah sub praktikum sebagai berikut:

1.     Identifikasi fisik modul XBee.

2.     Pembacaan dan pengaturan parameter modul XBee.

3.     Pengujian komunikasi data menggunakan Unicast Addressing.

4.     Pengujian komunikasi data menggunakan Broadcast Addressing.

5.     Pengujian Node Discovery

G.    DATA HASIL PRAKTIKUM

1.     Identifikasi fisik modul XBee yang digunakan

Parameter	XBee A	XBee B
Jenis XBee (PRO/Non PRO)	Pro	Pro
Nomor SH	0013A200	0013A200
Nomor SL	4001758A	40017584
Jenis antena	Chip	Chip
Marking Number	XBP24-ACI-001	XBP24-ACI-001

2.     Pembacaan dan pengaturan parameter modul XBee

a)   Menggunakan AT Command via Terminal X-CTU

Sertakan screen-shoot tampilan saat proses pembacaan dan pengaturan parameter modul XBee.

b)   Menggunakan Modem Configuration X-CTU

Sertakan screen-shoot tampilan saat proses pembacaan dan pengaturan parameter modul XBee.

3.     Pengujian komunikasi data menggunakan Unicast Addressing

a)   Menggunakan parameter MY dan DH/DL

Sertakan screen-shoot tampilan saat proses pembacaann, pengaturan parameter, dan uji pengiriman data modul XBee.

b)   Menggunakan parameter SH/SL dan DH/DL

Sertakan screen-shoot tampilan saat proses pembacaan, pengaturan parameter, dan uji pengiriman data modul XBee.

4.     Pengujian komunikasi data menggunakan Broadcast Addressing

Sertakan screen-shoot tampilan saat proses pembacaan, pengaturan parameter, dan uji pengiriman data modul XBee.

5.     Pengujian Node Discovery

Sertakan screen-shoot tampilan saat proses pembacaan, pengaturan parameter, dan uji pengiriman perintah Node Discovery (ND) ke modul XBee.

H. HASIL PERCOBAAN

2.   Pembacaan dan pengaturan parameter modul XBee

2.1 Menggunakan AT Command via Terminal X-CTU

Ø  Memastikan kabel USB terhubung dengan XBee dengan cara klik ikon . Setelah itu klik port USB yang terhubung dengan XBee lalu klik Next

Gambar 6. Memilih Port USB yang Terhubung XBee

Ø  Memilih port parameter seperti Baud Rates : 9600, Data Bits : 8, Parity : None, Stop Bits :1, Flow Control : None. Setelah itu klik Finish

Gambar 7. Setting Parameter

Ø  X-CTU akan melakukan discovery device.

  

Gambar 8. X-CTU Melakukan Discovery Device

Ø  Modul XBee sudah diidentifikasi oleh X-CTU

2.2 Menggunakan Modem Configuration X-CTU

Ø  Klik ikon setting pada menu software  X-CTU. Setelah itu klik ikon Write untuk mengganti beberapa parameter pada XBee

Ø  Parameter yang diubah adalah PAN ID pada kedua XBee adalah 3333 dan nilai:

Xbee A       : DH/DL 0013A200/40017584 dan SH/SL adalah 0013A200/4001758A. Setelah parameter diubah, klik ikon Read.

Gambar 9. Setting Parameter XBee A

Ø  Kemudian uji coba komunikasi antar XBee dengan cara klik ikon Console  dan klik ikon Close lalu ketik pesan pada console log. pesan yang berwarna biru merupakan pesan yang dikirim sedangkan pesan yang berwarna merah merupakan pesan yang diterima.

Gambar 11. Komunikasi Antar Modul Xbee

3.     Pengujian Komunikasi Data Menggunakan Unicast Adressing

3.1  Menggunakan parameter MY dan DH/DL

Ø  Pada modul XBee A parameter DH/DL menjadi 0/2222 dan pada modul Xbee B parameter DH/DL menjadi 0/2222 dan parameter MY kedua modul adalah 1. Apabila salah satu modul memiliki parameter MY berbeda, maka kedua modul saling tidak bisa berkomunikasi

Gambar 12. Pengaturan DH/DL

Ø  Kemudian uji coba komunikasi antar XBee dengan cara klik ikon Console  dan klik ikon Close lalu ketik pesan pada console log. pesan yang berwarna biru merupakan pesan yang dikirim sedangkan pesan yang berwarna merah merupakan pesan yang diterima.

Gambar 13. Komunikasi Antar Modul Xbee

3.2  Menggunakan parameter SH/SL dan DH/DL

Ø  Sama seperti poin 3.1, modul XBee A parameter DH/DL menjadi 0/2 dan pada modul Xbee B parameter DH/DL menjadi 0/1.

Gambar 14. Pengaturan DH/DL pada modul Xbee A

Ø  Kemudian uji coba komunikasi antar XBee dengan cara klik ikon Console  dan klik ikon Close lalu ketik pesan pada console log. pesan yang berwarna biru merupakan pesan yang dikirim sedangkan pesan yang berwarna merah merupakan pesan yang diterima.

Gambar 15. Komunikasi Antar Modul XBee

Ø  Sama seperti poin 3.2, modul XBee A parameter DH/DL menjadi 13A200/40017584 dan pada modul Xbee B parameter DH/DL menjadi 13A200/4001758A.

Gambar 16. Pengaturan DH/DL pada modul Xbee A

Ø  Kemudian uji coba komunikasi antar XBee dengan cara klik ikon Console  dan klik ikon Close lalu ketik pesan pada console log. pesan yang berwarna biru merupakan pesan yang dikirim sedangkan pesan yang berwarna merah merupakan pesan yang diterima.

Gambar 17. Komunikasi Antar Modul XBee

4.     Pengujian Komunikasi Data Menggunakan Broadcast Addressing

Ø  Memilih add radio device lalu port parameter seperti Baud Rates : 9600, Data Bits : 8, Parity : None, Stop Bits :1, Flow Control : None. Setelah itu klik Finish

Gambar 18. Setting Parameter

Ø  Parameter PAN ID diubah menjadi 6666 dan parameter DH/DL diubah menjadi 0/FFFF

Gambar 19. Setting PAN ID dan DH/DL untuk Broadcast Addressing

Gambar 20. Modul XBee yang terhubung Komunikasi Broadcast

Ø  Kemudian uji coba komunikasi antar XBee dengan cara klik ikon Console  dan klik ikon Close lalu ketik pesan pada console log. pesan yang berwarna biru merupakan pesan yang dikirim sedangkan pesan yang berwarna merah merupakan pesan yang diterima.

Gambar 21. Komunikasi Antar Beberapa Modul XBee

5.     Pengujian Node Discovery

Ø  Pada console log lakukan pengiriman pesan dan mesin akan mengirim pesan sebagai berikut :

Langkah	Pemrogram	Mesin
1	+++	OK
2	ATID, tekan Enter	434
3	ATID3427, tekan Enter	OK
4	ATWR, tekan Enter	OK
5	ATCHF,tekan Enter	OK

Ø  Kemudian uji coba komunikasi antar XBee dengan cara klik ikon Console  dan klik ikon Close lalu ketik pesan pada console log. pesan yang berwarna biru merupakan pesan yang dikirim sedangkan pesan yang berwarna merah merupakan pesan yang diterima.

Gambar 22. Komunikasi Antar Modul Xbee

Ø  Setelah melakukan komunikasi AT-Command maka konfigurasi XBee kembali seperti awal (default)

Gambar 23. Parameter XBee A Kembali Seperti Awal (Default)

TUGAS

§  Carilah informasi keunggulan penggunaan standar 802.15.4 pada aplikasi berbasis jaringan sensor.

Jawab :

IEEE standar 802.15.4 bermaksud untuk menawarkan lapisan jaringan dasar yang lebih rendah dari jenis jaringan area pribadi nirkabel (WPAN) yang berfokus pada komunikasi di antara perangkat dengan biaya rendah dan kecepatan rendah. Ini dapat dibandingkan dengan pendekatan lain, seperti Wi-Fi, yang menawarkan lebih banyak bandwidth dan membutuhkan lebih banyak daya. Penekanannya adalah pada komunikasi biaya rendah perangkat terdekat dengan sedikit atau tanpa infrastruktur yang mendasarinya, berniat untuk mengeksploitasi ini untuk menurunkan konsumsi daya lebih banyak lagi.

Jadi pada dasarnya pengunaan standar IEEE standar 802.15.4 digunakan untuk berkomunikasi antar device dengan biaya lebih murah, dengan reliability yang sudah teruji.

§  Carilah contoh aplikasi yang menggunakan modul XBee sebagai media komunikasi pada aplikasi berbasis jaringan sensor. Jelaskan secara singkat.

Jawab :

Jaringan Sensor Untuk Pengamatan Suhu Pada Cold Container 40 Feet Untuk Pengangkutan Sayur dan Buah.

Pada pengangkutan buah dan sayur, khususnya untuk pengiriman antar pulau ataupun ekspor digunakan container pendingin, biasanya dengan ukuran 40 feet. Berikut ini adalah gambar dari container pendingin.

Permasalahan selama ini yang dihadapi adalah proses pendinginan tidak merata, sehingga buah atau sayur sebagian ada yang membusuk sehingga mengurangi kualitasnya. Maka dari itu dibuatlah system monitoring menggunakan sensor untuk memantau kerataan suhu dan kelembaban di dalam container pendingin.

Dikarenakan panjang container standar yaitu 40 feet maka di perlukan beberapa titik di dalam container untuk diukur suhu dan kelembapannya, jika sudah dilakukan pengamatan diharapkan dapat memunculkan desain cara penataan dan rak untuk tempat buah atau sayur yang memungkinkan untuk pemerataan dingin di seluruh container sehingga pembusukan bias ditekan seminimal mungkin bahkan hingga nol persen.

ANALISA

Pada praktikum pertama jaringan sensor judul praktikumnya adalah pengenalan modul X-BEE. Modul X-BEE adalah modul yang berfungsi untuk mengirim dan menerima data antar X-BEE yang lain, modul ini sangat komplit dan sering digunakan sebagai modul komunikasi dalam jaringan sensor.

Untuk konfigurasi X-BEE menggunakan software X-CTU, dengan software X-CTU dapat mengkonfigurasi modeul X-BEE secara lengkap dan mudah, karena sudah ada panduannya. Software X-CTU dapat digunakan untuk konfigurasi X-BEE dengan cara, serial console dengan mengetik kode-kode tertentu untuk mengkonfigurasi X-BEE. Selain itu dengan software X-CTU dapat mengkonfigurasi X-BEE dengan mode GUI sehingga tinggal klik-klik gambar untuk mensetting X-BEE

Terdapat beberapa mode yaitu mode unicast an broadcast. Pada mode unicast komunikasi dilakukan point to point sedangkan broadcast yaitu point to multipoint. Kedua metode sudah dicoba dan sesuai dengan teori.

KESIMPULAN

1.     Terdapat 2 mode yaitu unicast dan broadcast

2.     X-BEE adalah modul komunikasi yang lengkap dan mudah untuk digunakan

3.     Untuk konfigurasi X-BEE menggunakan software X-CTU

4.     Untuk dapat berkomunikasi dilakukan beberapa setting pada MY, SH, SL, DH, dan DL.